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B. Guillon (Hôpital Raymond-Poincarré) - Les commandes spéciales pour fauteuils roulants électriques (La lettre de l'ANMSR volume 28, n°4, Trimestriel décembre 2012)


Les fauteuils roulants électriques (FRE) sont en évolution permanente. Les progrès dans l’électronique ont facilité l’adaptation de commandes très spécifiques de façon à permettre ou faciliter leur conduite par des patients très dépendants ; mini-joysticks, commandes à défilement sont presque devenus classiques. Cet article fait le point sur ces commandes et les évolutions en cours.

Les commandes spéciales pour fauteuils roulants électriques
Special controls for electric wheelchairs

Par B. Guillon
Fondation de Garches
Hôpital Raymond-Poincaré

Publié dans La lettre de l'ANMSR volume 28, n°4, Trimestriel décembre 2012

©Springer2012 : avec l'amiable autorisation de l'éditeur

Résumé

Les fauteuils roulants électriques (FRE) sont en évolution permanente. Les progrès dans l’électronique ont facilité l’adaptation de commandes très spécifiques de façon à permettre ou faciliter leur conduite par des patients très dépendants ; mini-joysticks, commandes à défilement sont presque devenus classiques. Cet article fait le point sur ces commandes et les évolutions en cours.

Abstract

Advances are continually being made regarding electric wheelchairs. Progress in electronics has enabled the creation of very specific controls, which means that control by heavily-dependent patients is made possible or facilitated; mini-joysticks and scroll commands are now almost commonplace. This article focuses on these types of controls and the developments being made.

Mots clés Fauteuil électrique · Commandes spéciales · Mini-joystick · Scanner · Assistance à la conduite

Keywords Electric wheelchair · Special controls · Mini-joystick · Scanner · Driver assistance

 

Introduction

Compte tenu de l’évolution permanente des fauteuils roulants en général, des fauteuils électriques (FRE) en particulier et des électroniques de commandes tout spécialement, il nous a semblé intéressant de faire un point sur les commandes spéciales. Assez nombreuses [1], elles peuvent permettre à des patients dans l’incapacité d’utiliser un joystick classique de conduire quand même un FRE. Elles peuvent aussi faciliter une conduite devenue très difficile ou fatigante, voire dangereuse, avec le joystick classique. Elles peuvent aussi redonner la possibilité à des patients qui l’avaient perdue de reconduire (dystrophie de Duchenne).

Face à un patient lourdement handicapé qui souhaite conduire ou dont on pense qu’il devrait pouvoir conduire un FRE, comment faire ? L’équipe pluridisciplinaire évaluera, en fonction de ses habitudes, les capacités du patient lors des bilans initiaux. Il faut déterminer les mouvements possibles, très amples (paralysé cérébral) ou limités (dystrophie de Duchenne), leurs éventuelles perturbations (tremblement d’un syndrome cérébelleux ou athétose), etc. Ensuite, quel semble être l’emplacement le plus judicieux pour fixer la commande : la tête (menton, occiput), le coude, le pied, le genou… ? Une fois cette évaluation faite, il faut tester la ou les commande(s) pressentie(s). Nous allons ici présenter les plus classiques.

Commande à partir d’un joystick classique sans fonctions annexes

Il s’agit d’un joystick placé dans un boîtier plus compact que les boîtiers habituels, ce qui facilite son placement au meilleur endroit possible en fonction des possibilités du patient.

Commande au menton

Elle est généralement fixée sur un bras escamotable, très classique chez les tétraplégiques de niveau neurologique élevé.

Il faut noter l’intérêt de la commande récente Compact Light de HMC® (firme belge rachetée par Permobil). Un peu plus compacte que le joystick menton standard, cette commande au menton est un très bon compromis avant d’envisager le mini-joystick décrit plus loin et souvent jugé trop sensible.

Signalons la qualité du bras HMC®, particulièrement stable et dont la position « en fonction » est commode à retrouver une fois que le bras a été escamoté.

Signalons aussi l’alternative, rare, de remplacer le bras escamotable par un plastron.

Enfin pour terminer sur ces commandes, si l’on équipe le FRE d’un dossier inclinable électriquement, il importe d’avoir un dossier respectant la physiologie articulaire (dossier biomécanique) ; dans le cas contraire, le patient va voir sa commande se décaler de son menton pour se trouver face à son front ou à son cou !

Au pied

Assez peu fréquente, elle peut être placée entre les orteils ou plus rarement être contrôlée par le talon.

Sur tablette

Assez courante, plutôt dans le cas de personnes suivies en centre.

Au coude

Par exemple, elle est utilisée dans certains cas d’agénésie des membres supérieurs.

Commandes occipitales

Elles ont pour avantage leur discrétion mais présentent plusieurs inconvénients : elles nécessitent un contacteur inverseur pour la marche arrière (AR) [pour avancer, on pousse la tête en AR mais pour reculer aussi], ce qui impose de faire (et de trouver) un mouvement complémentaire fiable et un emplacement commode ; leur fixation peut être délicate ; certaines ont tendance à se dérégler (occipitale proportionnelle, dérèglement du point neutre) ; il n’est pas toujours facile (selon les versions) d’en faire un double usage, conduite/appuie-tête ; enfin, il n’est pas toujours facile de les essayer.

Il en existe deux grands types très différents :

• les occipitales proportionnelles ; il s’agit d’un joystick standard compact mais relié par une tringlerie et un appuie-tête à l’occiput. Cette commande, comme toutes les commandes classiques, est proportionnelle ; c’est-à-dire que la conduite est très souple et d’une grande précision pour toute personne capable de mouvoir le joystick avec précision. On peut ainsi tourner au millimètre près, longer un mur, s’approcher d’une table ou s’en éloigner pour peu que l’on soit capable de précision. C’est une excellente commande pour les patients ayant un bon contrôle de tête. La commande proposée par Dynamic Control® permet aux personnes adroites d’inverser marche avant (AV)/AR par une déflexion latérale rapide (programmable) sans nécessité d’un contacteur, ce qui peut être particulièrement appréciable ;

• les occipitales non proportionnelles à trois contacteurs ; elles sont de type « tout ou rien » ; constituées d’un appuie-tête dans lequel sont inclus trois contacteurs (un AR et deux latéraux), la pression sur l’un d’eux fait démarrer le FRE d’un coup : soit il est à l’arrêt, soit il avance (marche AV) à une vitesse déterminée non modulable, soit il tourne d’un coup et d’une façon donnée (à 90° par exemple) et toujours de la même façon ; cela induit une conduite un peu hachée ; il est généralement possible d’appuyer sur deux contacteurs en même temps, AVet Virage à Droite par exemple, pour tourner à 45° sur la droite.

Au total, la précision est moindre qu’avec la commande occipitale proportionnelle mais c’est une commande très utile pour les patients qui n’ont pas de mouvements de tête suffisamment précis et qui, lorsqu’ils appuient sur la marche AV, sont sûrs d’aller droit alors qu’avec la commande proportionnelle, ils risqueraient de louvoyer.

De plus, avec les progrès de la programmation, il est possible de « lisser » les à-coups de la commande.

Enfin, comme c’est le cas avec la plupart des commandes non proportionnelles, il est important dans la mesure où le FRE peut recevoir cette option, d’ajouter un système gyroscopique (Gyrostar Permobil® ou G Track Invacare®, par exemple) garantissant la ligne droite stricte en marche AV ; sans cela, le FRE tire toujours d’un côté, ce qui est assez gênant.

Mini-joysticks

Mini-joystick HMC®

C’est le plus connu ; il est très souvent préconisé chez les myopathes de Duchenne et est très utile ; il est proportionnel et nécessite un déplacement très faible (inférieur à 2 cm) et une force minime (de l’ordre de 10 g contre 150 pour un joystick ACS Dynamic Controls®) ; une étude auprès de patients souffrant de maladie neuromusculaire [2], le comparant à trois autres commandes (Pad et isojoystick de Oraltec®— qui ne sont plus fabriqués— et Vic de HMC®), avait montré sa supériorité ; sa petitesse le rend compatible avec une éventuelle canule de trachéotomie ; sa grande sensibilité nécessite une certaine accoutumance mais il a permis à de nombreux patients de conserver une possibilité de conduite, impossible autrement. Néanmoins, certains le trouvent trop réactif et sensible ; un appui non contrôlé (secousse suite au passage sur une bosse par exemple) peut déclencher une réaction très rapide du FRE et, si le patient ne peut se redresser ou corriger la réaction, s’avérer dangereux.

Il est habituel de le proposer avec un chauffe-mains (ventilateur électrique à trois vitesses) qui permet à ces patients très peu mobiles, et qui donc se refroidissent très vite, de conduire à l’extérieur par temps frais sans que leurs doigts ne s’engourdissent ; idéalement, ce chauffe-mains doit être couplé à une « bulle » en plexiglas évitant la déperdition de chaleur.

Le mini-joystick est souvent placé en bout d’accoudoir où le patient retrouve la sensation de son joystick classique ; on peut aussi le placer en commande au menton sur bras articulé (ou sur plastron), voire en commande à la lèvre ou sur tablette.

Mini-joystick isométrique

Ces mini-joysticks sont sensibles à la pression exercée (dans la direction désirée) et non plus au mouvement qu’on leur impose ; la pression nécessaire est paramétrable. Il en existe actuellement deux modèles :

• celui de Switch It®, distribué par Icare JMB™, intéressant par ses supports (plastron ou mini-tablette), très astucieux ;

• celui de Ottobock®, intéressant par ses différentes formes, et surtout sa programmation sophistiquée ; en effet, on le calibre en enregistrant, dans les différentes directions, l’amplitude des pressions générées par le patient ; le FRE avancera alors dans les directions données, en fonction des pressions effectives déjà enregistrées.

Enfin et surtout, c’est actuellement le seul mini-joystick sur lequel on peut définir une zone de pression au-delà de laquelle on considère qu’il y a erreur et que le FRE doit s’arrêter ; si le patient, déséquilibré au passage d’une bosse, s’effondre sur le joystick, l’appui sera jugé excessif par l’ordinateur et entraînera l’arrêt du FRE.

Commandes résistantes

Destinées aux patients souffrant de mouvements mal contrôlés, ces commandes sont conçues pour résister aux efforts brutaux. On les place classiquement sur tablette ou en bout d’accoudoir ou parfois au pied.

Elles ont pour inconvénient leur absence de proportionnalité (« tout ou rien » et plusieurs micro-switchs pour aller en AV, AV Droite, Droite, etc.), entraînant une conduite qui manque de souplesse, ce qui est un inconvénient pour la population a priori concernée (paralysés cérébraux athétosiques) ; une programmation fine permet de limiter cet inconvénient.

Elles sont disponibles chez les grands fabricants (Invacare ®, Sunrise Medical®, Dupont Médical®), il en existe une similaire de Switch It®, importée par Icare JMB™.

Commande « plateau » ou clavier

Destinée aux personnes gênées par des mouvements anormaux, cette commande est intéressante pour certains enfants paralysés cérébraux chez qui elle favorise l’apprentissage de la conduite du FRE ou chez certains adultes qui comprennent vite son fonctionnement logique. Constituée de quatre larges touches circulaires indiquant les quatre directions (AV, AR, Droite, Gauche — plus une touche mode), le patient n’a qu’à appuyer dessus pour aller dans la direction voulue.

Commandes « mini-plateau » et à contacteurs séparés

Dans la suite logique de la commande précédente, on peut aussi trouver un mini-clavier rond ou plus classiquement un boîtier d’interface permettant de brancher des contacteurs (généralement 5 : AV, AR, Droite, Gauche et Mode), en cherchant les emplacements les mieux adaptés aux possibilités du patient.

Commandes rares

Au souffle

La plupart des fabricants proposent cette commande mais, malgré quelques rares tests, aucun patient à Garches ne l’a retenue. Elle est pourtant utilisée par quelques patients mais nous n’en avons pas de retour. La commande peut se présenter de deux façons :

• les quatre directions (AV, AR, Droite, Gauche) sont obtenues soit par un souffle lui-même fort ou faible, soit par une aspiration forte ou faible ; cela nécessite un contrôle correct de son souffle ;

• un contacteur au souffle valide la direction proposée par un système à défilement (chenillard, voir ci-après).

Commande à défilement ou scanner ou chenillard

Dans le cas des déficiences les plus lourdes, lorsque le patient ne peut contrôler qu’un seul mouvement, même minime, le système à défilement, proposé chez presque tous les fabricants, peut être choisi. Un contacteur permet de lancer sur un écran le défilement automatique d’un témoin lumineux passant devant les symboles AV, Droite à 45°, Gauche 45°, Droite 90°, Gauche 90°, AR. Le patient attend le passage du témoin lumineux sur la direction qu’il veut suivre pour actionner son contacteur (il doit habituellement maintenir le contact mais d’autres possibilités sont offertes : par exemple, le contacteur valide une direction, laquelle est tenue par le fauteuil pendant cinq secondes, ce qui évite un maintien fatigant). Les ergothérapeutes doivent trouver le meilleur contacteur (faible mouvement, contacteur infrarouge, etc.). La visibilité et le choix limité de l’écran posent parfois problème (grand écran encombrant ou petit écran peu visible). Comme pour la commande au souffle, à l’exception d’un cas, nous ne connaissons pas d’utilisateurs. En effet, cette conduite est extrêmement lente et souvent peu acceptable par les patients. De plus, elle pose des problèmes de tenue de cap, car les fauteuils ne roulent jamais parfaitement droit (différence de puissance dans les réglages moteurs, dévers), il faut donc un gyroscope pour éviter ce problème.

Commande à induction ou au doigt ou Vic

Fabriquée par HMC®, cette commande est d’un maniement souvent jugé plus délicat que le mini-joystick. Le doigt se déplace dans un boîtier creux autour d’une zone neutre (point mort, position d’arrêt) et fait office de joystick sans rencontrer de résistance ; en dehors de la zone neutre, le déplacement du doigt provoque l’avancée du fauteuil, son recul, sa rotation (à droite ou à gauche). À Garches, une majorité de patients préfèrent le mini-joystick mais certaines personnes (amyotrophie spinale infantile notamment) gardent une préférence pour le Vic.

Autres commandes

• Abandonnées ou trop confidentielles on peut citer l’existence du Pad (Pad d’ordinateur, fabriqué par Oraltec®, excellent mais actuellement abandonné), la commande par déplacement de la tête (sans contact direct, plusieurs versions, précision requise, fiabilité inconnue), une commande par contractions des muscles masséters et temporaux (commande asiatique peu convaincante), une impressionnante commande à la langue par appui sur sept contacteurs intégrés dans un appareil dentaire plaqué contre le palais (Oraltec®, abandonnée malgré une efficacité certaine) ;

• les commandes à la voix ne sont pas, à notre connaissance, utilisées pour conduire le FRE. Dans les années 1980, M. Kempf, célèbre équipementier automobile, proposait un système efficace installé sur des FRE Ortopedia ®. Il a été abandonné, sans doute du fait de l’évolution incessante des électroniques. Depuis, des écoles d’ingénieurs ont mis au point des prototypes mais il n’existe pas, sauf erreur, de système fiable commercialisé. Un des problèmes reste la sécurité pour obtenir un arrêt efficace en toutes circonstances et notamment en milieu bruyant ;

• une commande prototype de la Fondation suisse pour les téléthèses reprend le principe du guidage du FRE par le regard (eye gaze system ou électro-oculographie [3]) ;

• certains envisagent des commandes cérébrales ; les travaux réalisés dans le cadre du projet Robik (ANRTecScan 2009) pour écrire et commander un ordinateur par la pensée font rêver mais nécessiteront encore beaucoup de progrès (nécessité d’une forte concentration, électrodes faciles à installer, sécurité) ;

• l’évolution des Smartphones (voir plus loin) et de l’informatique montre des tendances, dont on ne peut pas encore prévoir, lesquelles seront vraiment intéressantes pour nos patients. Récemment (juin 2012), des interfaces très variées (à choisir) permettaient de commander une tablette PC ou un Smartphone, pour contrôler l’environnement et conduire un FRE. Les années à venir devraient permettre d’y voir plus clair.

Évolutions

Assistance à la conduite

Toutes les interfaces ou commandes présentées ont des limites :

• les possibilités physiques du patient ;

• les dangers surtout en conduite à l’extérieur (sol irrégulier, environnement non protégé) ;

• la baisse de perception du danger en rapport avec la perte de mobilité s’agissant de patients qui n’ont jamais eu (ou ont perdu) l’habitude de se déplacer seuls.

Il est certain que les systèmes d’assistance à la conduite apporteraient beaucoup aux patients les plus dépendants. Dès 2000, une enquête [4] menée auprès de 200 praticiens américains en contact avec des patients lourdement handicapés concluait qu’environ 45 % d’entre eux pourraient bénéficier d’un tel système. Depuis, d’autres études sur ce qu’il est devenu habituel d’appeler le Smart Wheelchairs en ont confirmé l’intérêt [5].

Sans entrer dans les détails, l’assistance peut prendre des formes très différentes : détection d’obstacles avec ou sans arrêt du FRE, guidage intelligent pour passer une porte, suivi automatique de mur, cartographie des locaux préenregistrée, etc.

Malheureusement, malgré les nombreux travaux en cours depuis plus de 20 ans, il n’existe pas, à notre connaissance, de système suffisamment fiable et efficace pour pouvoir être commercialisé.

Il peut néanmoins s’agir d’aide plus limitée comme une aide à la localisation (GPS) ou bien d’une aide temporaire ponctuelle lorsque le patient est fatigué. Une étude américaine de 2008 [6], prenant en compte tous ces types d’assistance, estimait alors le nombre d’utilisateurs potentiellement concernés dans une fourchette comprise entre 2,6 et 3,9 millions !

Contrôle environnemental

C’est un complément de la conduite, qui est devenu courant pour les personnes les plus dépendantes ; à partir de la commande de conduite du FRE (joystick ou autre), le patient va pouvoir agir sur les fonctions de confort de son FRE (inclinaisons siège dossier, lift…), contrôler un ordinateur, la TV, une chaîne hi-fi, ouvrir une porte (si motorisée), allumer la lumière, etc.

HMC® sur la plupart des FRE, Q-Logic pour Icare Pride® et Ottobock® le proposent de plus en plus fréquemment. Plus la déficience est sévère, plus il est important de le proposer. Comme pour les commandes très spéciales, il faudra trouver un distributeur suffisamment compétent pour l’adaptation, le montage et la programmation.

Smartphone

Ces téléphones mini-ordinateurs, capables de presque tout faire, se généralisent à grande vitesse.

Le fabricant d’électronique Dynamic Controls® a sorti l’an dernier le I-Portal, interface permettant le contrôle d’un iPhone d’Apple®, à partir du joystick. Malgré quelques limites au départ, il devient maintenant possible d’accéder à presque toutes les fonctions de l’iPhone : téléphone avec micro et oreillette, Wi-Fi Bluetooth 3G pour surfer sur Internet, envoyer des mails, fonction GPS, agenda, horloge, radio MP3, prise et lecture de photos et de vidéos, etc.

D’autres fonctions comme le témoin des fonctions du FRE (vitesse, inclinaisons électriques) sont aussi proposées…

Depuis, Sunrise Medical® n’est pas en reste ; il propose avec l’électronique concurrente PG Drive®, la même chose avec les Smartphones fonctionnant sous système Androïd.

Conclusion

L’électronique des FRE a beaucoup évolué, permettant l’adaptation plus facile de commandes très spécifiques. Parmi celles-ci, les mini-joysticks nous semblent particulièrement intéressants, en particulier auprès des patients atteints de maladies neuromusculaires ; on attend encore des progrès concernant la possibilité sécuritaire d’arrêt en cas de mouvement incontrôlé.

Il ne faut pas sous-estimer le temps et les moyens nécessaires (humains et matériels) pour rechercher une commande adaptée et trouver un vendeur suffisamment formé pour en assurer la mise en place.

Enfin, on regrette l’absence de commercialisation de systèmes d’assistance à la conduite.

Références

1. Ameslant P, Bloc A (2000) Commandes FRE PPP (projet partenariat professionnel). ADERE

2. Pellegrini N, Guillon B, Prigent H, et al (2004) Optimization of power wheelchair control for patients with severe Duchenne muscular dystrophy. Neuromuscul Disord 14:297–300

3. Mazo M (2001) An Integral system for assisted mobility. The Modularity of the Electronic Guidance Systems of the SIAMO Wheelchair Allows for User-Specific Adaptability Based on Environment and Degree of Handicap. IEEE Robot Autom Mag 8:46–56

4. Fehr L, Langbein WE, Skaar SB (2000) Adequacy of power wheelchair control interfaces for persons with severe disabilities: a clinical survey. J Rehabil Res Dev 37:353–60

5. Simpson RC (2005) Smart Wheelchairs: a literature review. J Rehabil Res Dev 42:423–36

6. Simpson RC, LoPresti EF, Cooper RA (2008) How many people would benefit from a smart wheelchair? J Rehabil Res Dev 45:53–71

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